活性型GPCRの構造解析への挑戦

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23657074
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 島村 達郎 京都大学, 大学院・医学研究科, 特定講師 (90391979)
• 連携研究者: 小笠原 諭 京都大学, 医学研究科, 研究員 (30546685) ; 浅田 秀基 京都大学, 医学研究科, 研究員 (20399041)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: X線結晶解析 / 受容体 / GPCR / 膜タンパク質

研究概要

Gタンパク質共役型受容体(GPCR)によるシグナル伝達機構を分子レベルで解明するには、その不活性型構造と活性型構造の情報が必須である。本研究では、花粉症などのアレルギーに関係するヒスタミンH1受容体や、パーキンソン病などに関与するアデノシンA2a受容体などを用いて、GPCRが不活性化状態から活性化状態へ変化する時の動きを解明するために必要な構造情報を取得するための基盤作りを目的とした。まず、酵母を利用して大量発現させたヒスタミンH1受容体の不活性型構造を、アレルギーの薬である抗ヒスタミン薬ドキセピンとの複合体構造として決定し、論文に発表した。これにより、抗ヒスタミン薬の副作用の原因である低い受容体選択性の原因が解明された。また、アデノシンA2a受容体については、構造認識抗体を作製した。そして、アデノシンA2a受容体と抗体Fab断片の複合体により、不活性型構造を発表した。更に活性型構造を安定化させるような抗体の取得にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Structural biology and molecular targets (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T, Iwata S.
  • 雑誌名: Nihon Rinsho 巻: Nov;70 Suppl 8 ページ: 316-20
• [雑誌論文] Structure of histamine H1 receptor (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T
  • 雑誌名: Seikagaku. 巻: 84(9) ページ: 772-6
• [雑誌論文] Conformational transition of the lid helix covering the proteaseactive site is essential for the ATP-dependent protease activity of FtsH. (2012)
  • 著者名/発表者名: Suno R, Shimoyama M, Abe A, Shimamura T, Shimodate N, Watanabe YH, Akiyama Y, Yoshida M.
  • 雑誌名: FEBS Lett 巻: 586(19) ページ: 3117-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Platform for the rapidconstruction and evaluation of GPCRs forcrystallography in Saccharomycescerevisiae. (2012)
  • 著者名/発表者名: Shiroishi M, Tsujimoto H, Makyio H, Asada H, Yurugi-Kobayashi T, Shimamura T, Murata T, Nomura N, Haga T, Iwata S, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Microb Cell Fact. 巻: 11 ページ: 78
  • DOI: doi:10.1186/1475-2859-11-78.
  • 査読あり
• [雑誌論文] G-protein-coupled receptor inactivation by anallosteric inverse-agonist antibody. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hino T, Arakawa T, Iwanari H, Yurugi-Kobayashi T, Ikeda-Suno C, Nakada-Nakura Y, Kusano-Arai O, Weyand S, Shimamura T, Nomura N, Cameron AD, Kobayashi T,Hamakubo T, Iwata S, Murata T.
  • 雑誌名: Nature. 巻: 482(7384) ページ: 237-40
  • DOI: doi:10.1038/nature10750.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure-based virtual screening for fragment-like ligands of the human histamine H(1) receptor. (2011)
  • 著者名/発表者名: de Graaf C, Kooistra AJ, Vischer HF, Katritch V, Kuijer M, Shiroishi M, Iwata S, Shimamura T, Stevens RC, de Esch IJ, Leurs R.
  • 雑誌名: J Med Chem. 巻: 54(23) ページ: 8195-206
  • DOI: doi:10.1021/jm2011589.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of the stable human histamine H_1 receptor in Pichiapastoris for structural determination. (2011)
  • 著者名/発表者名: Shiroishi M, Kobayashi T, Ogasawara S, Tsujimoto H, Ikeda-Suno C, Iwata S,Shimamura T.
  • 雑誌名: Methods. 巻: 55(4) ページ: 281-6
  • DOI: doi:10.1016/j.ymeth.2011.08.015.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the human histamine H1 receptor complex with doxepin. (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T, Shiroishi M, Weyand S, Tsujimoto H, Winter G, Katritch V, AbagyanR, Cherezov V, Liu W, Han GW, Kobayashi T, Stevens RC, Iwata S.
  • 雑誌名: Nature 巻: 475 (7354) ページ: 65-70
  • DOI: doi:10.1038/nature10236.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning,expression and purification of the anion exchanger 1 homologue from thebasidiomycetePhanerochaete chrysosporium. (2011)
  • 著者名/発表者名: Tokuda N, Igarashi K, Shimamura T, Yurugi-Kobayashi T, Shiroishi M, Ito K,Sugawara T, Asada H, Murata T, Nomura N, Iwata S, Kobayashi T.
  • 雑誌名: Protein Expr Purif. 巻: 79(1) ページ: 81-7
  • DOI: doi:10.1016/j.pep.2011.04.006.
  • 査読あり
• [学会発表] ヒスタミンH1受容体の構造により解明された抗ヒスタミン薬選択性機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村 達郎
  • 学会等名: 第34回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] キュービックフェーズ法による膜タンパク質の結晶化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村 達郎
  • 学会等名: 蛋白研セミナー
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] 膜蛋白質の結晶化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村 達郎
  • 学会等名: 第12回 日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-06-20
• [学会発表] ヒト由来ヒスタミンH1受容体の立体構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村 達郎
  • 学会等名: 第9回 GPCR研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-05-11
• [学会発表] Structural studies of human G-protein coupled receptors (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T.
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012 年度大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 微結晶を用いた創薬ターゲット膜タンパク質の構造解析とSACLAの可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村 達郎
  • 学会等名: 第25回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 鳥栖
  • 年月日: 2012-01-09
• [学会発表] ヒスタミンH1 受容体の立体構造から分かった抗ヒスタミン薬選択性の分子機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村 達郎
  • 学会等名: 第18回創薬情報研究会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-12-22
• [学会発表] Structural basis of secondary active transport in the sodium-hydantoin transporter Mhp1. (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T.
  • 学会等名: The JSPS/iCeMS International Symposium.
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] ヒト由来ヒスタミン受容体H1 の構造解析戦略 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村 達郎
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] ヒダントイン輸送体Mhp1の基質輸送中の動き (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村 達郎, 岩田想
  • 学会等名: 生理研研究会「作動中の膜機能分子の姿を捉える - 静止画から動画へ -」
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Structure of the human histamine H1 receptor with doxepin. (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimamura T.
  • 学会等名: International Union of Crystallography, XXII Congress and General Assembly.
  • 発表場所: Madrid, Spain.
  • 年月日: 2011-08-29
• [備考]
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2010/100423_1.htm
• [産業財産権] アゴニストの親和性を亢進する抗ヒトアデノシンA2a受容体モノクローナル抗体 (2012)
  • 発明者名: 小笠原諭 日野智也 島村達郎荒川孝俊 万木貴美 寿野千代 村田武士小林拓也 岩田想
  • 産業財産権番号: 特願2012-49812
  • 出願年月日: 2012-03-06